El método de medición de velocidad del analizador de imagen de partículas se basa principalmente en la tecnología de procesamiento de imágenes digitales para calcular la velocidad capturando y analizando la trayectoria de movimiento de las partículas en el fluido. el método central incluye la medición de velocidad de imagen de partículas (piv), la medición de velocidad de seguimiento de partículas (ptv) y el Algoritmo de inversión de velocidad basado en imágenes de movimiento inexistentes. El siguiente análisis se basa en los principios, métodos de implementación y características técnicas:
I. medición de la velocidad de la imagen de partículas (viv)
Principio:
En el líquido se dispersan partículas trazadoras (como partículas de tamaño micron), se ilumina el área de medición con una fuente de luz láser pulsada y se toman dos imágenes consecutivas a través de una cámara de alta velocidad. El algoritmo de Correlación cruzada se utiliza para calcular el desplazamiento promedio del enjamiento de partículas en la misma ventana de interpretación en dos imágenes, y el campo de velocidad se obtiene combinando el intervalo de tiempo de exposición.
Pasos de implementación:
Dispersión de partículas trazadoras: elija partículas con buen seguimiento (tamaño de partícula inferior a 50 micras) para asegurarse de que su movimiento refleje la velocidad del fluido.
Iluminación láser: se utiliza un láser pulsado para formar una luz que ilumina el plano de medición.
Adquisición de imágenes: la Cámara de alta velocidad toma dos imágenes de partículas simultáneamente.
Cálculo de correlación cruzada: se realiza un cálculo de Correlación cruzada de imágenes de partículas en la ventana de interpretación para obtener el vector de desplazamiento.
Cálculo de la velocidad: el desplazamiento se divide por el intervalo de tiempo para obtener el campo de velocidad.
Características técnicas:
Medición de campo completo: se puede obtener simultáneamente un campo de velocidad bidimensional o tridimensional.
Sin contacto: campo convectivo sin interferencia.
Dependencia de la precisión: concentración de partículas, tamaño de la ventana de interpretación y precisión del algoritmo de correlación cruzada.
Escenarios de aplicación:
Es adecuado para la medición de la velocidad de flujos complejos como el flujo de dos fases Gas - líquido y el campo de flujo de combustión, como la medición de la velocidad de las partículas de la llama de cola del motor de cohete sólido.
II. medición de la velocidad de seguimiento de partículas (ptv)
Principio:
Rastrear directamente la trayectoria de movimiento de una sola partícula en el campo de flujo y calcular la velocidad identificando los cambios de posición de las partículas en cuadros continuos.
Pasos de implementación:
Reconocimiento de partículas: extracción de contornos de partículas de imágenes utilizando algoritmos de detección de bordes o aprendizaje automático.
Rastreo de trayectoria: conecta la misma partícula en un marco continuo a través de un algoritmo de coincidencia de centro de masa o probabilidad.
Cálculo de la velocidad: la velocidad instantánea se obtiene de acuerdo con el desplazamiento de la partícula y el intervalo de tiempo.
Características técnicas:
Precisión de una sola partícula: se puede obtener la velocidad y aceleración de una sola partícula.
Alta complejidad computacional: es necesario procesar una gran cantidad de datos de trayectoria de partículas.
Aplicabilidad: adecuado para flujos de partículas escasas o escenarios que requieren alta resolución espacial.
Escenarios de aplicación:
Se utiliza para el estudio de comportamientos microdinámicos como colisiones de partículas y aglomeraciones, como el análisis de difusión de nanopartículas en soluciones.
3. algoritmos de inversión de velocidad basados en imágenes inútiles de movimiento
Principio:
Al controlar el tiempo de exposición de la cámara, las partículas que se mueven rápidamente forman una sombra de arrastre en la imagen. La velocidad se deduce utilizando la relación geométrica entre la longitud del arrastre y el tiempo de exposición y la velocidad de las partículas.
Pasos de implementación:
Control del tiempo de exposición: seleccione el tiempo de exposición adecuado (como el nivel de microsegundos) de acuerdo con la velocidad de movimiento de las partículas.
Adquisición de imágenes: obtención de imágenes de partículas que contienen movimiento inexistente.
Análisis de arrastre: extracción de la longitud de arrastre a través de algoritmos de procesamiento de imágenes (como segmentación de umbral y detección de borde).
Características técnicas:
Implementación de bajo costo: sin sistemas láser complejos, adecuado para sitios industriales.
Límite de precisión: depende del control del tiempo de exposición y la precisión de la medición de la longitud del arrastre.
Tiempo real: se puede realizar la medición en línea de la velocidad de las partículas.
Escenarios de aplicación:
Se utiliza para medir la velocidad de las gotas en la entrada del ciclón Gas - líquido y monitorear en línea la velocidad media local de las partículas del lecho fluidizado turbulento circulante.
Sugerencias de selección:
Se necesita una distribución de velocidad completa: se da prioridad a la tecnología viv, combinada con la viv estereoscópica o la viv tomográfica para lograr la medición tridimensional.
Preste atención al comportamiento de una sola partícula: utilice la tecnología ptv, con cámaras de alta velocidad y algoritmos de Aprendizaje automático para mejorar la precisión de seguimiento.
Monitoreo en tiempo real en el sitio industrial: basado en algoritmos de inversión inexistentes de movimiento, equilibra las necesidades de costos y precisión.